JP2003113954A

JP2003113954A - 電動切換弁

Info

Publication number: JP2003113954A
Application number: JP2001389213A
Authority: JP
Inventors: Masaya Sato; 雅也佐藤; Hitoshi Umezawa; 仁志梅澤
Original assignee: Fujikoki Corp
Current assignee: Fujikoki Corp
Priority date: 2001-07-31
Filing date: 2001-12-21
Publication date: 2003-04-18

Abstract

(57)【要約】【課題】部品点数を減らすことで不具合の発生を防止
し、且つ、廉価な電動切換弁を提供する。【解決手段】キャン１１と、ステッピングモータ１２
と、ロータ２０の内周側にロータ２０と弁駆動体３０を
介して一体的に回動可能に配在された弁体５０と、弁体
５０に対向して配置された弁シート部材６０とを具備す
る。弁シート部材６０のシート面６１ａには２つの流出
口６２ａ，６２ｂが開口している。弁体５０のシート面
６１ａに対向・摺接する面に３つの閉成凹部５３が形成
され、弁体５０の回転停止位置に応じて流出口６２ａ，
６２ｂを選択的に開とする。弁駆動体３０にはシート面
６１ａ側に延設された延設部３４が形成される。シート
面６１ａには流体導入管７０の端部７１が配置される。
延設部３４が端部７１に当接したとき、弁駆動体３０は
停止させられる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、流体の流路切換え
を行う切換弁に係り、特に、冷蔵庫、空調機等の冷媒循
環系に組み込んで使用するのに好適なステッピングモー
タを用いた電動切換弁に関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、冷蔵庫、空調機等の冷媒循環系
において、１本の流路Ａを流れる流体を２本の流路Ｂ及
び流路Ｃのいずれかに任意に切り換えて流す場合、流路
Ａと流路Ｂ、Ｃとの間に三方切換弁を介装する手段が採
用される。

【０００３】具体的には、例えば、冷蔵庫においては、
圧縮機からの冷媒が導入される流路Ａと、冷媒を冷凍室
側の蒸発器に導く流路Ｂと、冷媒を冷蔵室側の蒸発器に
導く流路Ｃとの間に三方切換弁を介装し、流路Ａに導入
された冷媒を、上記三方切換弁により流路Ｂと流路Ｃの
いずれか一方のみに択一的に流すように構成されてい
る。この場合、前記三方切換弁においては、流路Ａ（流
入口）は常時開かれ、流路Ｂ（第１の流出口）が開かれ
ているときは流路Ｃ（第２の流出口）が閉じられ、逆
に、流路Ｂが閉じられているときは流路Ｃが開かれるよ
うに構成されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】近年、例えば、冷蔵庫
においては、冷凍室、冷蔵室、及び、野菜室にそれぞれ
蒸発器を設けてそれぞれの室の冷却を確実に行わせるよ
うにする傾向にあり、このような冷蔵庫では上記のよう
な従来の三方弁では対応できない。そこで、本出願人
は、上記問題を解消できる切換弁として、冷凍室、冷蔵
室、及び、野菜室にそれぞれ蒸発器を設けてそれぞれの
室の冷却を確実に行わせる冷蔵庫等に対応可能な四方弁
等の電動切換弁として、例えば、特願２００１−１０５
８９３号に記載の発明を提案している。

【０００５】ところで、上記電動切換弁は、冷凍室等に
おいて複数使用されることから、製造費が高くなると共
に長期間の使用により全体として不具合の発生する場合
がある。そこで、本発明の課題は、部品点数を減らすこ
とで上記不具合の発生を防止し、且つ、廉価な電動切換
弁を提供することにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】前記課題を達成すべく本
発明に係る電動切換弁は、下記の手段からなるものであ
る。請求項１記載の電動切換弁は、キャン１１と、この
キャン１１の外周に取り付けられたステータ１３及び前
記キャン１１の内周に配在されたロータ２０等からなる
ステッピングモータ１２と、前記ロータ２０の内周側に
該ロータ２０と弁駆動体３０を介して一体的に回動可能
に配置された弁体５０と、該弁体５０に対向して配置さ
れた弁シート部材６０とを備えた電動切換弁であって、
前記弁シート部材６０は、シート面に複数の流出口６２
ａ，６２ｂが開口せしめられ、前記弁体５０のシート面
に対向・摺接する面に閉成用弁部が形成され、該閉成用
弁部は、弁体５０の回転停止位置に応じて前記流出口６
２ａ，６２ｂを選択的に開とすると共に、前記弁駆動体
３０には流体導入管７０側に延設された延設部３４が形
成され、また、シート面６１ａの上面には流体導入管７
０の端部７１が配置され、該端部７１が上記延設部３４
に当接したとき、前記弁駆動体３０は停止させられるこ
とを特徴とする。

【０００７】請求項２記載の電動切換弁は、上記手段に
おいて、弁駆動体３０をロータ２０と弁シート部材６０
とにより支持させたことを特徴とする。請求項３記載の
電動切換弁は、上記請求項１記載の手段において、キャ
ン１１の頂部に弁駆動体３０側に向けてカラー受け凸部
１１ａを形成すると共に、弁シート部材６０には弁駆動
体３０を軸支する案内軸部６１を形成したことを特徴と
する。

【０００８】請求項４記載の電動切換弁は、上記請求項
１記載の手段において、上記弁駆動体３０の上部は、カ
ラー１１７を介してキャン１１に支持させ、前記カラー
１１７は、カラー頭部１１７ａと、キャン１１の周部に
当接する周縁部１１７ｉと、カラー頭部１１７ａの上部
から突出してキャン１１の頂部内面に当接する凸部１１
７ｄと、弁駆動体３０を軸支するカラー軸部１１７ｅ
と、から構成したことを特徴とする。請求項５記載の電
動切換弁は、上記請求項１記載の手段において、上記弁
駆動体３０の上部は、カラー２１７を介してキャン１１
に支持させ、前記カラー１１は、カラー頭部１１７ａ
と、キャン１１の周部に当接する周縁部１１７ｉと、カ
ラー頭部１１７ａの上部に凹部２１７ｊを形成して該凹
部２１７ｊ以外の部分をキャン１１の頂部内面に当接す
るようにした平坦面２１７ｋと、弁駆動体３０を軸支す
るカラー軸部１１７ｅと、から構成したことを特徴とす
る。請求項６記載の電動切換弁は、上記請求項４又は５
記載の手段において、カラー頭部１１７ａの上縁部を傾
斜させたことを特徴とする。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照しながら説明する。図１は本発明の実施例に係る電
動切換弁の分解斜視図、図２は同電動切換弁の縦断面
図、図３は同電動切換弁の作動図で、状態１（Ａ）、状
態２（Ｂ）、状態３（Ｃ）、及び状態４（Ｄ）であり、
図４は実施例１の弁駆動体の別例の斜視図である。図５
は本発明の実施例２に係る電動切換弁の縦断面図、図６
は本発明の実施例３に係る電動切換弁の縦断面図、図７
は本発明の実施例４に係る電動切換弁の縦断面図であ
る。

【００１０】

【実施例１】先ず、図１〜４を用いて実施例１の電動切
換弁を説明する。該電動切換弁１０は、逆立有底円筒状
のキャン１１と、ステッピングモータ１２とを備えてい
る。ステッピングモータ１２は、キャン１１の外周に取
り付けられたステータ１３、ステータ１３内に配設され
たボビン１４、及び、ボビン１４に巻装された巻線（コ
イル）１５を具備し、ステータ１３、ボビン１４及び巻
線１５の外周は合成樹脂１６によりモールドされてい
る。また、キャン１１の内周には、正逆両方向に回転せ
しめられるプラスチックマグネットからなるロータ２０
が配置されている。円筒状のロータ２０の上端部近傍の
内周には、リング状連結部材２１がインサート成形によ
り固設され、該リング状連結部材２１の中心部分に形成
された係合孔２２に後述の弁駆動体３０の嵌合部３２が
抜き差し可能に嵌合される。また、係合孔２２の外周に
は、４個の半円形状の連結凹部２３が形成され、前記嵌
合部３２の外周に形成された嵌合凸部３３が係合し、回
転不可に嵌合・支持される。

【００１１】ロータ２０の上部には、全体として回転コ
マ状で芯部及び円盤状部からなるカラー１７が配置され
る。そして、ロータ２０の上部はカラー１７を介してキ
ャン１１に支持されることになる。カラー１７の芯部下
部は、直径が異なるカラー径大軸部１７ａとカラー径小
軸部１７ｂとからなり、上部にはキャン当接頭部１７ｃ
が形成されキャン１１の頂部内面に当接するように配置
される。カラー１７の円盤状部の周縁はキャン当接周部
１７ｄが形成されている。該キャン当接周部１７ｄは略
円形に形成され、キャン１１の内周面に装着される。

【００１２】弁駆動体３０は全体として筒形状であり、
上方部分がカラー径大軸部１７ａ及びカラー径小軸部１
７ｂを受け入れる筒部、中間部分が付勢部材４０を配置
する段部付きの筒部、及び、下方部分が弁体５０を配置
する筒部から形成されている。弁駆動体３０の上方部の
外周には段部３１を介して径小の嵌合凸部３３が設けら
れる。また、その上方内部はそれぞれ直径が異なる２つ
の軸受け部からなり、既述のようにカラー径大軸部１７
ａとカラー径小軸部１７ｂに回転可能に嵌合する。

【００１３】弁駆動体３０はロータ２０の内部にロータ
２０と一体となって回転するように配置される。弁駆動
体３０の上部には段部３１が形成され、更にその上部に
は嵌合部３２が形成される。また、嵌合部３２の周部の
１箇所又は２箇所（図では１箇所を示す）には嵌合凸部
３３が形成される。嵌合部３２の外形状はリング状連結
部材２１の係合孔２２に嵌合可能に形成され、また嵌合
凸部３３の平面形状は連結凹部２３の形状より若干小さ
く、嵌合可能に形成される。弁駆動体３０の下部は弁シ
ート部材６０の案内軸部６１に軸支されている。弁駆動
体３０の下部には延設部３４が下方に向けて延設され、
また、下端部の周部には係合切込部３５が２個所又は３
個所所形成され、さらに、係合切込部３５以外の部分の
下部は下部ほど厚みが薄くテーパ部３６となっている。
なお、係合切込部３５の外周には、外周方向に突条３８
が形成され、弁駆動体３０がロータ２０内に嵌合された
ときにロータ２０内壁に当接した状態でロータ２０下部
の支持部を形成している。なお、この突条３８は、図４
に示されるように、弁駆動体３０の回転軸線方向に平行
に形成した突条３８ａとしても良い。

【００１４】弁駆動体３０内の円筒状部にはバネからな
る付勢部材４０が配置される。弁体５０は平面視多角形
状をしており、一定の厚みを有している。弁体５０の上
面は平坦部５１となっており、その下面（弁シート部材
６０側）には閉成凹部５３が形成されている。またその
周囲には２個又は３個の係合突片５２が形成されると共
にその一部には連通切欠き５４が形成されている。上記
弁体５０の平坦部５１は付勢部材４０の受け部となって
おり、図示の３個形成された閉成凹部５３は冷媒の流通
を遮断する。また３個の係合突片５２は、弁駆動体３０
の３つの係合切込部３５に嵌合可能な形状となってお
り、また、連通切欠き５４は弁体５０が弁駆動体３０に
装着されたときに延設部３４に対向する位置に配置され
る。そして、弁体５０は弁駆動体３０内において上下に
摺動可能に配置される。

【００１５】キャン１１の一端部（下端部）は、断面凸
字状の段付き円柱状でステンレス製あるいは黄銅製等の
弁シート部材６０の段差部にリング状連結部材６４を介
して、ロー付け等の手段により密封接合される。また、
弁シート部材６０の上面には案内軸部６１が一定高さで
形成され、弁シート部材６０の上面にはシート面６１ａ
が形成され、該シート面６１ａには第１，２の流出口６
２ａ，６２ｂが形成される。

【００１６】また、弁シート部材６０の周囲にはリング
状連結部材６４が設けられ、該リング状連結部材６４に
キャン１１の下端が溶接され、弁室６３が形成される。
更に、弁シート部材６０の下面には流体導入管７０が連
結されるが、その上端、即ち導入管端部７１がリング状
連結部材６４の上部、即ち弁室６３内に突出するように
配置される。また、弁シート部材６０の下部には流体導
入管７０と平行するように２本の流体導出管８０ａ、８
０ｂが連結され、それぞれ第１，２の流出口６２ａ、６
２ｂに連通されている。なお、導入管端部７１は弁体５
０が回転したときに延設部３４の移動の範囲内に位置し
ているものとする。換言すれば、導入管端部７１は冷媒
の弁室６３への導入口であると同時に弁駆動体３０の回
動範囲を決めるストッパの役割をも果たすものである。

【００１７】次に電動切換弁１０の作動について説明す
る。電動切換弁１０に求められる機能は冷媒の流れ方向
を切換えることにある。即ち、流体導入管７０からの冷
媒の流れを第一の流体導出管８０ａ、または第二の流体
導出管８０ｂのどちらかに切換えることにある。流体導
入管７０から弁室６３に入った冷媒は弁体５０の位置に
より冷媒を流体導出管８０ａ，８０ｂのどちらかに導く
ことになる。そこで、ステッピングモータ１２を駆動さ
せることによりロータ２０を回転させ、該ロータ２０と
連動する弁駆動体３０を回転させる。そして、弁駆動体
３０により弁体５０を回転させる。

【００１８】図３を用いて切換動作を説明すると、図３
（Ａ）に示すように、延設部３４が導入管端部７１に当
接している状態では、第１，２の流出口６２ａ，６２ｂ
は閉成凹部５３に対応（当接）しており、したがって弁
室６３内の冷媒は何れにも流れない。冷媒を一方の第１
の流出口６２ａに流すときには、図３（Ａ）に示すよう
に、弁駆動体３０を回転させ、弁体５０を、図３（Ｂ）
に示すように、連通切欠き５４を第１の流出口６２ａに
一致させる。

【００１９】冷媒を第２の流出口６２ｂに流すときに
は、図３（Ｃ）に示すように、いったん第１，２の流出
口６２ａ，６２ｂを閉止させた上、更に弁体５０を回転
させて、図３（Ｄ）に示す位置に設定し、連通切欠き５
４を第２の流出口６２ｂに一致させる。これらの動作に
おいて、弁駆動体３０は、ロータ２０から回転力のみを
付与され、付勢部材４０によりカラー１７側に圧接さ
れ、カラー径大軸部１７ａ、カラー径小軸部１７ｂとの
段部によりスラスト方向の支持を受けている。

【００２０】弁体５０は、付勢部材４０によりシート面
（上面）６１ａに圧接されており、係合突片５２と閉成
凹部５３の三箇所に係合していることにより、弁駆動体
３０から回転力が伝達される。弁体５０における閉成凹
部５３は、実施例では３つの閉成凹部５３が形成され、
これらの閉成凹部５３の仕切り部がシート面（上面）６
１ａに圧接されることになる。

【００２１】

【実施例２】図５は実施例２を示しており、実施例１と
対比して説明する。なお、実施例２において、弁駆動体
３０以外の他の構成は、図１〜４に示す実施例１と同一
であるので、同一部分には同一の符号を付して説明を省
略する。実施例２では、カラー１７を省略し、弁駆動体
３０を上方に延設すると共に、その上端に凹部３７を形
成し、キャン１１側に設けたカラー受け凸部１１ａに嵌
合させて、回転摺動可能に軸支させる。この実施例２に
おいては、弁駆動体３０は、キャン１１と弁シート部材
６０により、支持されるから構成の一層の簡略化を計る
ことができる。

【００２２】

【実施例３】図6は実施例３を示しており、実施例1にお
けるカラー１７の構成を変更したものであり、カラー１
７以外の他の構成は、図１，２と同一であるので、同一
部分には同一の符号を付して説明を省略する。図６にお
いて、カラー１１７は、大径のカラー頭部１１７ａと、
該カラー頭部１１７ａを漸次小径として傾斜させた傾斜
部１１７ｂと、この傾斜部１１７ｂにおける頂部の平坦
面１１７ｃの中心部に形成された凸部１１７ｄと、で構
成されると共に、カラー１１７の下部の芯部を構成する
カラー軸部１１７ｅは同一径で構成され、その下部１１
７ｆは円錐形状に形成され、円錐形状の先端１１７ｇ
は、その周部が弁駆動体３０の筒部の段部３０１に形成
された角部３０２に当接して筒部内に挿入されている。

【００２３】そして、図６に示すカラー１１７は、実施
例１のカラー１７と異なり、キャン当接周部１７ｄは省
略され、カラー１１７の円盤状部１１７ｈの周縁部１１
７ｉがキャン１１の内周面に当接している。また、弁駆
動体３０の嵌合部３２の周部には二箇所の嵌合凸部３３
が形成され、嵌合部３２の外形状はリング状連結部材２
１の係合孔２２に嵌合され、嵌合凸部３３が係合孔２２
の外周に形成された半円形状の連結凹部２３に係合す
る。

【００２４】かかる構成により、カラー１１７は、その
凸部１１７ｄがキャン１１の底部の内面に当接し、カラ
ー軸部１１７ｅの円錐形状の下部１１７ｆが弁駆動体３
０の筒部に挿入され、かつ円盤状部１１７ｈの周縁部１
１７ｉがキャン１１の内面に当接することになり、ロー
タ２０の回転により弁駆動体３０は、上記カラー１１７
により支持されて回転するので、この回転動作は安定的
に行われ、しかもカラー１１７においても凸部１１７ｄ
と円錐状の下部１１７ｆにより支持されているので、弁
駆動体３０の回転にともない生じるおそれのあるカラー
１１７自体の動きを防止できる。また、弁駆動体３０の
回転に伴って、カラー１１７とキャン１１との間で発生
する音の発生を少なくすることができる。

【００２５】

【実施例４】図７は、実施例４を示しており、図６に示
すカラー１１７の構成を変更したものであり、他の構成
は、図１、図２及び図６に記載の構成と同一であるの
で、同一部分には同一の符号を付して説明を省略する。
図７においては、カラー２１７として、図６におけるカ
ラー１１７の頂部の平坦面１１７ｃの中央部に形成され
た凸部１１７ｄの代わりに、円形の凹部２１７ｊを設け
てリング状の平坦面２１７ｋを形成し、このリング状の
平坦面２１７ｋをキャン１１の底部の内面に当接させて
いる。かかる構成のカラー２１７は、リング状の平坦面
２１７ｋと円錐状の軸部下部１１７ｇにより支持される
ので、弁駆動体３０の回転にともない生じるおそれのあ
るカラー２１７自体の動きを防止できる。

【００２６】なお、図７においては、カラー２１７の先
端１１７ｇを切断し、台形として示している。この形状
は、図６のカラー１１７においても、適用できるのは勿
論である。また、実施例４においても、実施例３同様
に、弁駆動体３０の回転に伴って、カラー２１７とキャ
ン１１との間で発生する音の発生を少なくすることがで
きる。

【００２７】

【発明の効果】以上の構成により、導入管端部を弁室内
に突出させ弁駆動体のストッパを兼用させたことで、部
品の削減が図られ、構成の簡略化とトラブル発生の減少
が図られる。また、駆動体の軸部をカラーおよび弁シー
ト部材により行うことで、別途支持部材を設ける必要が
なく、一層の構成の簡略化を図ることができる。更に、
駆動体の軸部を、キャンにより直接支持させる実施態様
とすることで、構成の一層の簡略化を図ることができ
る。

【００２８】また、弁駆動体は、上記カラーにより支持
されて回転するので、この回転動作は安定して行われ、
しかも、前記弁駆動体は、カラーの凸部又は凹部が形成
された平坦部と円錐状の下部とにより支持されるので、
弁駆動体の回転にともない生じるおそれのあるカラー自
体の動きを防止でき、且つ、音の発生も防止できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１に係る電動切換弁の分解斜視
図。

【図２】同電動切換弁の縦断面図。

【図３】同電動切換弁の作動図で、状態１（Ａ）、状態
２（Ｂ）、状態３（Ｃ）、及び状態４（Ｄ）。

【図４】実施例１の弁駆動体の別例の斜視図。

【図５】本発明の実施例２に係る電動切換弁の縦断面
図。

【図６】本発明の実施例３に係る電動切換弁の縦断面
図。

【図７】本発明の実施例４に係る電動切換弁の縦断面
図。

【符号の説明】

１０・・電動切換弁１１・・キャン１１ａ・・カラー受け凸部１２・
・ステッピングモータ１３・・ステータ１４・・ボビン１５・
・巻線（コイル）１６・・合成樹脂１７・・カラー１７ａ・・カラー径大軸部１７ｂ・・カラー径小軸
部１７ｃ・・キャン当接頭部１７ｄ・・キャン当接周
部２０・・ロータ２１・・リング状連結部
材２２・・係合孔２３・・連結凹部３０・・弁駆動体３１・・段部３２・・嵌合部３３・・嵌合凸部３４・・延設部３５・
・係合切込部３６・・テーパ部３７・・凹部３８，
３８ａ・・突条４０・・付勢部材５０・・弁体５１・・平坦部５２・
・係合突片５３・・閉成凹部５４・・連通切欠き６０・・弁シート部材６１・・案内軸部６１ａ・・シート面（上面）６２ａ・・第１の流出口６２ｂ・・第２の流出口
６３・・弁室６４・・リング状連結部材７０・・流体導入管７１・・導入管端部８０，８０ａ，８０ｂ・・流体導出管１１７・・カラー１１７ａ・・カラー
頭部１１７ｂ・・傾斜部１１７ｃ・・平坦面１１７ｄ・・凸部１１７ｅ・・カラー
軸部１１７ｆ・・下部１１７ｇ・・（下部
の）先端１１７ｈ・・円盤状部１１７ｉ・・周縁部２１７・・カラー２１７ｊ・・凹部２１
７ｋ・・平坦面３０１・・段部３０２・・角部

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Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】キャンと、このキャンの外周に取り付けら
れたステータ及び前記キャンの内周に配在されたロータ
等からなるステッピングモータと、前記ロータの内周側
に該ロータと弁駆動体を介して一体的に回動可能に配置
された弁体と、該弁体に対向して配置された弁シート部
材とを備えた電動切換弁であって、前記弁シート部材は、シート面に複数の流出口が開口せ
しめられ、前記弁体のシート面に対向・摺接する面に閉
成用弁部が形成され、該閉成用弁部は、弁体の回転停止
位置に応じて前記流出口を選択的に開とすると共に、前記弁駆動体にはシート面側に延設された延設部が形成
され、また、シート面の上面には流体導入管の端部が配
置され、上記延設部が前記端部に当接したとき、前記弁
駆動体は停止させられることを特徴とする電動切換弁。
【請求項２】弁駆動体を、ロータと弁シート部材とによ
り支持させたことを特徴とする請求項１記載の電動切換
弁。
【請求項３】キャンの頂部に弁駆動体側に向けてカラー
受け凸部を形成すると共に、弁シート部材には弁駆動体
を軸支する案内軸部を形成したことを特徴とする請求項
１記載の電動切換弁。
【請求項４】上記弁駆動体の上部は、カラーを介してキ
ャンに支持させ、前記カラーは、カラー頭部と、キャン
の周部に当接する周縁部と、カラー頭部の上部から突出
してキャンの頂部内面に当接する凸部と、弁駆動体を軸
支するカラー径小軸部と、から構成したことを特徴とす
る請求項１記載の電動切換弁。
【請求項５】上記弁駆動体の上部は、カラーを介してキ
ャンに支持させ、前記カラーは、カラー頭部と、キャン
の周部に当接する周縁部と、カラー頭部の上部に凹部を
形成して該凹部以外の部分をキャンの頂部内面に当接す
るようにした平坦面と、弁駆動体を軸支するカラー径小
軸部と、から構成したことを特徴とする請求項１記載の
電動切換弁。
【請求項６】カラー頭部の上縁部を傾斜させたことを特
徴とする請求項４又は５記載の電動切換弁。